本發(fā)明涉及一種用于阻尼車輛傳動系中的抖動的方法，該車輛傳動系具有作為驅動電機的電動機。本發(fā)明還涉及一種包括閉環(huán)控制系統(tǒng)的車輛，其中所述閉環(huán)控制系統(tǒng)設計為執(zhí)行這種用于阻尼抖動的方法。

背景技術：

在所有車輛中，在起動時或者在驅動期間如果傳動系被突然激勵，則存在傳動系的特定振蕩行為。在具有作為驅動電機的電動機的車輛中，該振蕩特別在起動期間是非常顯著的。其原因在于，整個傳動系可以簡化地理解為彈簧-質量系統(tǒng)或桿彈簧，其由于相應的激勵而傾向于振蕩。在具有電動機驅動器的車輛中，特別地，由于電動機的機械設計、轉速傳感器以及由于轉換器中的啟動效應和閉環(huán)控制效應，可能出現(xiàn)驅動器的轉矩的不規(guī)則性。這種干擾取決于旋轉速度和負載，意味著可能產(chǎn)生非常寬的干擾譜。因此，在某些轉速下，下游機械系統(tǒng)，特別是傳動系可以激勵固有頻率，并且可能發(fā)生共振。

特別地，傳動系的這種振蕩在較低速度范圍中和當在上坡梯度(gradient)上起動時特別明顯。用于防止所述傳動系振蕩或抖動的解決方案的常規(guī)方法基于機械阻尼，特別是通過借助于離合器的分離的振蕩阻尼。當使用內燃機時，該振蕩可以通過主動調節(jié)點火角來抵消?？捎糜陔婒寗悠髦械慕鉀Q方案的另一方法是基于在轉矩積聚期間對梯度的強烈限制以及對彈簧系統(tǒng)的相關較低激勵，但是相對地使車輛的動態(tài)性變差。

de102013112419a1公開了例如一種用于沒有變矩器的混合動力車輛的抗顫動控制的方法，包括：確定是否通過混合動力車輛的變速器控制裝置輸出變速命令；如果確定輸出變速命令，則確認被分成至少三相并對應于變速命令的變速范圍；確定相應分割的變速范圍是否是抗顫動允許的變速范圍；以及如果確定相應的變速范圍是抗顫動允許的變速范圍，則通過預定值對混合動力車輛的驅動電機進行相位反轉控制，以減小或阻尼在相應變速范圍中產(chǎn)生的振動和沖擊。

de102012224294a1公開了一種對使用電機功率的車輛的抗顫動控制的方法，其中該方法包括以下步驟：通過控制器輸出電機的實際轉速；通過控制器輸出電機的模擬轉速；基于通過控制器輸出的電機的模擬轉速和實際轉速之間的差別，輸出振動分量；通過控制器對振動分量進行高通濾波，以便消除振動分量中的故障分量；通過控制器使經(jīng)濾波的振動分量的相位延遲一預設時間，以便補償在高通濾波期間發(fā)生的相位誤差；以及通過控制器將預設放大率施加到經(jīng)濾波的振動分量，在放大期間，相位被延遲所述預設時間，以便產(chǎn)生抗顫動補償轉矩。

us2011112709a1公開了一種用于混合動力車輛的抗顫動控制器，其包括在不存在傳動系的振動的狀態(tài)下計算電機的模擬速度，并且計算模擬速度和當前速度之間的差別。

根據(jù)本發(fā)明的用于抑制傳動系的機械振蕩的解決方案旨在減少或防止傳動系的振蕩，而不必參與傳動系的機械結構。作為背景，車輛的加速度也不會明顯惡化，并且對于駕駛員盡可能少地不利地影響主觀駕駛感覺，特別是對加速踏板的響應行為。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是電子地阻尼可能發(fā)生的、經(jīng)歷為破壞性的振蕩或抖動，特別是當起動具有電機的車輛時，并且同時避免對車輛的駕駛舒適性具有過度不利的影響，特別是避免車輛對加速器踏板的響應行為的不利影響。另一目的是詳細說明具有這樣的抖動阻尼的車輛。

該目的通過一種用于阻尼車輛的傳動系中的抖動的方法來實現(xiàn)，車輛的傳動系具有作為驅動電機的電動機，其中用于致動電動機的電動機設定轉矩從電動機請求轉矩和校正轉矩中計算出，該電動機請求轉矩對應于對轉矩的當前請求，其中該校正轉矩作為電動機請求轉矩和校正因子的函數(shù)來確定，其中校正因子由電動機的轉速形成。

根據(jù)本發(fā)明，例如當車輛起動或上坡行駛時，基于通常通過由駕駛員啟動加速器踏板和/或車輛的環(huán)境情況預定的轉矩的先前設定值(電動機請求轉矩)，計算出用于電驅動電機的轉矩的新設定值(電動機設定轉矩)，其被傳遞到電動機或電動機的閉環(huán)轉矩控制器。在這種情況下，電動機請求轉矩通常仍然沒有對抖動的阻尼，而電動機設定轉矩具有抖動阻尼校正。

根據(jù)本發(fā)明，電動機設定轉矩由至少兩個分量計算出，具體地，一方面根據(jù)電動機請求轉矩，另一方面根據(jù)校正轉矩，該校正轉矩本身也取決于電動機請求轉矩。此外，校正轉矩取決于從電動機的當前轉速確定的校正因子。

通過電動機請求轉矩的這種校正，可以特別地補償當車輛起動時發(fā)生在傳動系中的振蕩。

根據(jù)本發(fā)明的車輛包括具有作為驅動電機的電動機的傳動系以及閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中閉環(huán)控制系統(tǒng)被設計為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。

在根據(jù)本發(fā)明的方法中，電動機設定轉矩優(yōu)選地至少在車輛速度的特定范圍內形成為電動機請求轉矩和校正轉矩之和。

校正轉矩優(yōu)選地形成為請求校正轉矩和校正因子之積，請求校正轉矩由電動機請求轉矩形成。

在這種情況下，可以通過特性曲線圖，特別是通過值表，從電動機請求轉矩中計算出請求校正轉矩。

校正因子可以是正的并且可以是負的，但也可以是零。校正因子優(yōu)選地可以僅具有三個離散值，特別是0、-1和+1。

校正因子優(yōu)選地通過三點閉環(huán)控制器根據(jù)轉速干擾信號來確定。轉速干擾信號本身由電動機的轉速確定。

轉速干擾信號優(yōu)選地通過信號濾波，特別是通過帶通濾波器從電動機的轉速中形成。

在根據(jù)本發(fā)明的方法中，當前車輛速度還優(yōu)選地與所定義的極限速度比較，并且僅當當前車輛速度的絕對值低于極限速度時，才將電動機設定轉矩計算為電動機請求轉矩和校正轉矩之和。如果當前車輛速度的絕對值高于極限速度，則電動機請求轉矩不被校正，并且電動機設定轉矩對應于電動機請求轉矩。

電動機請求轉矩對應于通常由車輛的駕駛員進行的對轉矩的當前請求。該請求優(yōu)選地通過加速器踏板的請求產(chǎn)生和/或可以由上游車輛控制系統(tǒng)預定義或改變，優(yōu)選地仍然沒有抗抖動校正。

附圖說明

下面將參考附圖通過示例描述本發(fā)明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于阻尼車輛的傳動系中的抖動的方法的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于阻尼車輛的傳動系中的抖動的方法的流程圖的圖示。

圖3是在根據(jù)本發(fā)明的方法中用于確定校正因子y的三點閉環(huán)控制器的圖示。

圖4示出了在根據(jù)本發(fā)明的方法中用于確定作為電動機請求轉矩mem_setp的函數(shù)的請求校正轉矩k的特性圖。

具體實施方式

圖1通過示例示出了根據(jù)本發(fā)明的抗抖動方法的示意性設計。該方法被分為三個部分功能或模塊(圖1)，具體是信號濾波1、信號分析2和閉環(huán)控制系統(tǒng)3。

相同方法的流程圖如圖2所示，其中，該方案的所有不與信號濾波1或信號分析2相關聯(lián)的部件都被認為是閉環(huán)控制系統(tǒng)3的一部分。該方法在圖1和圖2中示出的細節(jié)在圖3和圖4中更詳細地表示。

關于信號濾波1：傳動系的振蕩通過電動機的轉速n診斷并且作為該值的函數(shù)來控制。為此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，電動機的轉速n的控制變量從電驅動電機m讀出并通過過濾系統(tǒng)進行處理。在本文中，電動機的轉速n首先通過帶通濾波器濾波。為了釋放轉速干擾信號x的目的，濾波器的配置包括窄帶濾波，其具有在大約5-50hz的低頻范圍中的中頻。在本文中，帶通濾波器例如通過可參數(shù)化的低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)電路實現(xiàn)。截止頻率被設定成使得僅車輛的特定振蕩可以通過濾波器。該經(jīng)濾波的轉速干擾信號x被傳送到信號分析2，特別是信號分析模塊。

關于信號分析2：該模塊由具有滯后的三點閉環(huán)控制器(在圖3中更詳細地示出)來實現(xiàn)。該方法基于示出的傳動系統(tǒng)是非線性系統(tǒng)的事實，其可以在非線性控制部分的問題上建模。在這種情況下，轉速干擾信號x是閉環(huán)控制器的輸入變量。輸出信號，具體為閉環(huán)控制器的校正因子y，可以根據(jù)轉速干擾信號x的輪廓和振幅呈現(xiàn)三種不同狀態(tài)(參見圖3)。這些是：

a)如果轉速干擾信號x位于零交叉區(qū)域中并且沒有達到可參數(shù)化的接通閾值中的任一個(閉環(huán)控制器的正接通閾值es_p或負接通閾值es_n)，則校正因子y＝0。

b)如果轉速干擾信號x超過可參數(shù)化的正接通閾值es_p并且沒有低于正第一切斷閾值as1_p(正振蕩)以及沒有超過正第二切斷閾值as2_p，則校正因子y＝-1。兩個切斷閾值as1_p，as2_p是可參數(shù)化的。如果轉速干擾信號x變得低于參數(shù)值as1_p，則正第一關斷閾值as1_p根據(jù)振幅值來切換閉環(huán)控制器輸出，具體地校正因子y＝0。如果轉速干擾信號x變得高于相關參數(shù)值as2_p，則正第二切斷閾值as2_p將閉環(huán)控制器輸出尤其是校正因子y重設為0。

c)如果負轉速干擾信號x的絕對值高于負接通閾值es_n并且沒有低于負第一切斷閾值as1_n以及沒有超過負第二切斷閾值as2_n，則校正因子y＝1。

兩個切斷閾值as1_n、as2_n也是可參數(shù)化的。如果負轉速干擾信號x的絕對值變得低于參數(shù)值as1_n，則負第一切斷閾值as1_n根據(jù)振幅值切換閉環(huán)控制器輸出，校正因子y＝0。如果轉速干擾信號x的絕對值變得高于相關參數(shù)值as2_n，則負第二切斷閾值as2_n將閉環(huán)控制器輸出尤其是校正因子y重設為0。

引入用于正負干擾信號的切斷閾值as1_p、as2_p、as1_n、as2_n，以便允許更精確地調節(jié)閉環(huán)控制算法。閉環(huán)控制器輸出信號y被傳遞到下游的閉環(huán)控制系統(tǒng)模塊3(參見圖1)。

關于閉環(huán)控制系統(tǒng)3：閉環(huán)控制系統(tǒng)功能參與電動機的轉換器的閉環(huán)轉矩控制系統(tǒng)。為了允許這樣，電動機請求轉矩mem_setp或者從其計算出的并且已經(jīng)從機動車輛的加速器踏板(駕駛員的請求)導出的或已經(jīng)由車輛中的其它電子控制系統(tǒng)(參與駕駛員的請求)計算出和/或預定的請求校正轉矩k用作該子模塊(控制系統(tǒng)3)的輸入變量-還參見圖2和圖4。

請求校正轉矩k可以根據(jù)來自一表(查找表)中的當前電動機請求轉矩mem_setp來確定，所述表例如存儲在閉環(huán)控制功能或閉環(huán)控制器或一些其它電子控制單元中。例如，參見圖4中作為電動機請求轉矩mem_setp的函數(shù)的請求校正轉矩k的特性圖。

然后，請求校正轉矩k乘以來自信號分析2的校正因子y。校正轉矩s＝k*y(參見圖2)。也就是說，請求校正轉矩k乘以校正因子y＝1或y＝-1，或當y＝0時，沒有校正因子，則s＝0。

然后，根據(jù)當前車輛速度vfzg，判定電動機請求轉矩mem_setp是否附加有或添加有校正轉矩s。因此，需要車輛速度vfzg作為另一輸入信號-——所述車輛速度vfzg用于在特定速度范圍中啟動整個抗抖動功能。僅當車輛速度vfzg的絕對值低于參數(shù)化的極限速度g時才進行該啟動。否則，電動機設定轉矩mem_new等于電動機請求轉矩mem_setp；不添加任何校正轉矩s。

然后，如此確定的電動機設定轉矩mem_new被傳遞到傳動系的電動機m或電動機m的閉環(huán)轉矩控制系統(tǒng)。

根據(jù)車輛的傳動系的配置，在負載變化時，例如在起動時，可以發(fā)生以不同的方式表現(xiàn)的傳動系振蕩。根據(jù)本發(fā)明的方法具有進一步的優(yōu)點，即其可以通過簡單的參數(shù)化適配于改變的條件和傳動系配置。

根據(jù)本發(fā)明的方法對車輛速度和電動機驅動轉矩的依賴性可以例如通過極限速度g和用于確定請求校正轉矩k的特性曲線圖或表來參數(shù)化。因此，還能容易地適配各種各樣的駕駛狀況。例如，在上坡梯度起動車輛的情況下，相對大的請求校正轉矩k通常提供更好的結果。

根據(jù)本發(fā)明的方法使得可以主動地阻尼傳動系中的振蕩，特別是傳動系中的抖動。

附圖標記列表

m電動機

mem_new電動機設定轉矩

mem_setp電動機請求轉矩

n電動機轉速

x轉速干擾信號

y校正因子

s校正轉矩

k請求校正轉矩

vfzg車輛速度

g極限速度

es_p正接通閾值

es_n負接通閾值

as2_p正第一切斷閾值

as2_n負第一切斷閾值

as2_p正第二切斷閾值

as2_n負第二切斷閾值